JP3772546B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動車両にはインバータ装置が配設され、該インバータ装置においては、ブリッジ回路によって形成されるインバータを駆動することによって3相の相電流を発生させ、該相電流をモータに供給するようになっている。
そのために、制御装置が配設され、該制御装置によってパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号を前記ブリッジ回路に対して出力し、該ブリッジ回路のトランジスタをスイッチングするようにしている。
【0003】
ところで、電動車両のうちハイブリッド型車両には、モータ及び発電機が搭載されるとともに、前記インバータとしてモータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが配設され、それぞれ独立に制御される。そして、ハイブリッド型車両のエンジンルーム内に前記モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータを搭載するために、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータを一体化し、共通のインバータケース内に収容するようにしている。
【0004】
さらに、モータ用インバータとジェネレータ用インバータとで共通の平滑用電解コンデンサを使用するようにしている(特開平9−233831号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のインバータ装置においては、モータ用インバータとジェネレータ用インバータとで共通の平滑用電解コンデンサを使用する場合、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが破損してしまうことがあり、信頼性が低下してしまう。
【0006】
すなわち、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータを構成する各ブリッジ回路には、6個のトランジスタが配設され、該各トランジスタをスイッチングするようになっているが、各トランジスタがオンになるとコレクタ・エミッタ間にサージ電圧が発生する。そして、例えば、平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが極端に異なる場合、モータ用インバータを構成するブリッジ回路に発生するサージ電圧と、ジェネレータ用インバータを構成するブリッジ回路に発生するサージ電圧とが極端に異なり、発熱量が増大したり、トランジスタの耐電圧を超えたりしてしまう。その結果、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動したり、破損したりして、インバータ装置の信頼性を低下させる。
【0007】
そこで、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータにおいて発生する各サージ電圧を抑制するために、各ブリッジ回路に配設されたスナバ回路を構成するダイオード、抵抗、コンデンサ等を大容量化することが考えられるが、前記ダイオード、抵抗、コンデンサ等を大容量化するとその分ブリッジ回路が複雑になるだけでなく、インバータ装置のコストが高くなってしまう。
【0008】
本発明は、前記従来のインバータ装置の問題点を解決して、信頼性を向上させることができ、コストを低くすることができるインバータ装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のインバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに等しくされ、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが等しくされる。
【0010】
本発明の他のインバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに異なる分だけ、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが異ならせて設定される。
本発明の更に他のインバータ装置においては、さらに、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流がジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流より大きい場合、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離が、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離より短くされ、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流がジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流より小さい場合、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離が、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離より長くされる。
【0011】
本発明の更に他のインバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記第1〜第3の主回路配線部は、正極側バスバーと負極側バスバーとが重ねて形成される積層構造を有し、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに異なる分だけ、前記第2の主回路配線部における重なり面積と、前記第3の主回路配線部における重なり面積とが異ならせて設定される。
本発明の更に他のインバータ装置においては、さらに、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流がジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流より大きい場合、前記第2の主回路配線部における重なり面積が前記第3の主回路配線部における重なり面積より大きくされ、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流がジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流より小さい場合、前記第2の主回路配線部における重なり面積が前記第3の主回路配線部における重なり面積より小さくされる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
図において、11はヒートシンクを構成し、熱伝導性が良好な金属製のベース部材としてのヒートシンクプレートであり、該ヒートシンクプレート11内には図示されない流路が形成され、該流路と図示されない放熱器との間が連結部61を介して連結され、前記流路に冷却水が流される。前記ヒートシンクプレート11の熱を受けて温度が上昇した冷却水は、前記放熱器に送られ、該放熱器によって冷却される。
【0013】
また、12は前記ヒートシンクプレート11の上に固定され、ヒートシンクプレート11と共にインバータ収容室14を形成するインバータケース、13は前記ヒートシンクプレート11の下に固定され、ヒートシンクプレート11と共に制御基板収容室18を形成する制御基板ケースであり、前記インバータケース12及び制御基板ケース13は導電性の材料によって形成される。
【0014】
そして、前記インバータ収容室14に、3個のスイッチング素子としてのトランジスタモジュール15(図において、一つのトランジスタモジュール15だけが示される。)から成るインバータとしてのモータ用インバータ、3個のスイッチング素子としてのトランジスタモジュール16(図において、一つのトランジスタモジュール16だけが示される。)から成るインバータとしてのジェネレータ用インバータ、並びに前記モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータに共通の3個の平滑用電解コンデンサ17(図において、一つの平滑用電解コンデンサ17だけが示される。)が収容される。また、前記制御基板収容室18内には、制御基板19が配設され、該制御基板19に図示されない制御装置ユニットが取り付けられる。なお、前記トランジスタモジュール15、16はヒートシンクプレート11の第1の面S1に、制御基板19はヒートシンクプレート11の第2の面S2に固定される。
【0015】
前記トランジスタモジュール15、16は、いずれも、図示されない一対のトランジスタから成り、3個ずつ並列に接続されてブリッジ回路を形成する。また、前記平滑用電解コンデンサ17は、図示されないバッテリからの直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化して直流電圧の変動を抑制する。
そして、分岐点P1において互いに分岐する、第1の主回路配線部としての共通の主回路配線基板36、第2の主回路配線部としてのモータ用の主回路配線基板37、及び第3の主回路配線部としてのジェネレータ用の主回路配線基板38が配設され、前記各平滑用電解コンデンサ17は主回路配線基板36に接続される。そのために、前記平滑用電解コンデンサ17は、図3に示されるように、正極端子34及び負極端子35を備え、前記正極端子34は、主回路配線基板36の正極側バスバー36aを介して直流入力用の正極端子21に、負極端子35は、前記主回路配線基板36の負極側バスバー36bを介して直流入力用の負極端子22に接続される。なお、正極端子21及び負極端子22によって直流入力端子が構成される。
【0016】
前記平滑用電解コンデンサ17の正極端子34は、前記正極側バスバー36a及び前記主回路配線基板37の正極側バスバー37aを介して各トランジスタモジュール15の正極端子15aに、負極端子35は、前記負極側バスバー36b及び主回路配線基板37の負極側バスバー37bを介して各トランジスタモジュール15の負極端子15bに接続される。また、各トランジスタモジュール15の出力端子15cは、出力用のバスバー81〜83を介して図示されないモータに接続される。
【0017】
したがって、前記制御装置ユニットにおけるドライバとしての図示されないベースドライブ回路によってスイッチング信号を発生させ、該スイッチング信号を前記各トランジスタに入力し、各トランジスタをスイッチングすることによって、前記バッテリから平滑用電解コンデンサ17を介して供給された直流電流が各トランジスタのエミッタ・コレクタ間を流れる間に交流電流としての相電流に変換され、該相電流が前記各出力端子15cから出力用のバスバー81〜83に出力される。したがって、前記モータを駆動することによって、図示されない駆動輪を回転させ、ハイブリッド型車両を走行させることができる。
【0018】
そして、前記平滑用電解コンデンサ17の正極端子34は、前記正極側バスバー36a及び主回路配線基板38の正極側バスバー38aを介して各トランジスタモジュール16の正極端子16aに、負極端子35は、前記負極側バスバー36b及び主回路配線基板38の負極側バスバー38bを介して各トランジスタモジュール16の負極端子16bに接続される。また、各トランジスタモジュール16の入力端子16cは、入力用のバスバー85、86を介して図示されない発電機に接続される。なお、実際は図示されない入力用のバスバーがもう1本配設される。
【0019】
したがって、前記ベースドライブ回路によってスイッチング信号を発生させ、該スイッチング信号を前記各トランジスタに入力し、各トランジスタをスイッチングすることによって、前記発電機により発生させられた相電流は、入力用のバスバー85、86を介して各入力端子16cに入力され、各トランジスタのエミッタ・コレクタ間を流れる間に直流電流に変換され、該直流電流が各平滑用電解コンデンサ17を介してバッテリ又はモータ用インバータに送られる。
【0020】
ところで、前記バッテリとモータ用インバータ及びジェネレータ用インバータとを接続する図示されない一対のリード線の一端に、それぞれターミナルアッセンブリ41が一体に形成され、該ターミナルアッセンブリ41は、前記インバータケース12の貫通穴112を貫通して延び、インバータケース12によって支持される。
【0021】
また、前記バッテリから供給される直流電流を検出するために正極側及び負極側の一対の電流センサ131(図において、一つの電流センサ131だけが示される。)が配設される。該電流センサ131は、中央に貫通口131aが形成された四角形の環状ブロックから成り、前記貫通穴112に隣接する位置においてヒートシンクプレート11に固定された支持部材132によって支持される。そのために、該支持部材132の上端に固定部132aが形成される。そして、前記インバータケース12内において、各ターミナルアッセンブリ41と正極端子21及び負極端子22との間に、正極側バスバー43a及び負極側バスバー43bから成る入力配線基板43が、前記各貫通口131aを貫通して架設され、各入力配線基板43と各ターミナルアッセンブリ41とがボルトb1によって、各入力配線基板43と正極端子21及び負極端子22とがボルトb2によってそれぞれ固定される。また、前記貫通口131a内における前記入力配線基板43の上に、ゴム等の弾性体、プラスチック等から成る緩衝部材145が嵌(かん)入され、入力配線基板43を電流センサ131に押し付ける。
【0022】
ところで、前記モータ用インバータを構成する各ブリッジ回路には、6個のトランジスタが配設され、各トランジスタをスイッチングするようになっているが、各トランジスタがオフになるときに、コレクタ・エミッタ間にサージ電圧VSM
VSM=LM ・dIM /dt+VDC
が発生する。なお、LM は各平滑用電解コンデンサ17とモータ用インバータとの間の主回路インダクタンス、IM はモータ用インバータのブリッジ回路に配設された各トランジスタのコレクタ・エミッタ間を流れる電流、VDCはバッテリから供給される直流電圧である。
【0023】
また、前記ジェネレータ用インバータを構成する各ブリッジ回路には、6個のトランジスタが配設され、各トランジスタをスイッチングするようになっているが、各トランジスタがオフになるときに、コレクタ・エミッタ間にサージ電圧VSG
VSG=LG ・dIG /dt+VDC
が発生する。なお、LG は各平滑用電解コンデンサ17とジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンス、IG はジェネレータ用インバータのブリッジ回路に配設された各トランジスタのコレクタ・エミッタ間を流れる電流である。そして、前記サージ電圧VSM、VSGが互いに極端に異なると、発熱量が増大したり、トランジスタの耐電圧を超えたりしてしまい、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動したり、破損したりしてしまうことがある。
【0024】
そこで、本実施の形態において、前記各平滑用電解コンデンサ17は、主回路配線基板36における正極端子21及び負極端子22から分岐点P1までの間の所定の箇所に接続される。
したがって、バッテリから正極端子21及び負極端子22に供給された直流電流を、各平滑用電解コンデンサ17を介してモータ用インバータ及びジェネレータ用インバータに供給したり、発電機によって発生させられた相電流を、ジェネレータ用インバータによって直流電流に変換し、該直流電流を各平滑用電解コンデンサ17を介してモータ用インバータ又はバッテリに供給したりする際に、平滑用電解コンデンサ17、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが直流電流又は相電流の通過順に最短経路で配列されることになる。したがって、前記サージ電圧VSM、VSG間の差を小さくすることができ、トランジスタの耐電圧を超えないようにすることができる。
【0025】
ところで、前記モータ用インバータにおいてトランジスタを流れる最大の直流電流、すなわち、最大電流をIMmaxとし、ジェネレータ用インバータにおいてトランジスタを流れる最大の直流電流、すなわち、最大電流をIGmaxとすると、各最大電流IMmax、IGmaxはいずれも前記モータ及び発電機の駆動条件によって変化する。
【0026】
そこで、前記最大電流IMmax、IGmaxが互いに等しい場合、各平滑用電解コンデンサ17と各トランジスタモジュール15との間の配線距離をLHM とし、各平滑用電解コンデンサ17と各トランジスタモジュール16との間の配線距離をLHG としたとき、配線距離LHM 、LHG を、
LHM =LHG
とすることによって、前記サージ電圧VSM、VSG間の差を無くすことができる。
【0027】
すなわち、各平滑用電解コンデンサ17の正極端子34と各トランジスタモジュール15の正極端子15aとの間の配線距離と、各平滑用電解コンデンサ17の正極端子34と各トランジスタモジュール16の正極端子16aとの間の配線距離とが等しくされるとともに、各平滑用電解コンデンサ17の負極端子35と各トランジスタモジュール15の負極端子15bとの間の配線距離と、各平滑用電解コンデンサ17の負極端子35と各トランジスタモジュール16の負極端子16bとの間の配線距離とが等しくされる。
【0028】
したがって、各平滑用電解コンデンサ17とモータ用インバータとの間の主回路インダクタンスLM と、各平滑用電解コンデンサ17とジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンスLG とが等しくなるので、前記各サージ電圧VSM、VSG間の差を無くすことができる。
これに対して、前記最大電流IMmax、IGmaxが互いに異なる場合、微分dIM /dt、dIG /dtが互いに異なる。そこで、該微分dIM /dt、dIG /dtが互いに異なる分だけ配線距離LHM 、LHG を互いに異ならせ、主回路インダクタンスLM 、LG を互いに異ならせるようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【0029】
図2は本発明の第2の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
この場合、各平滑用電解コンデンサ17と各トランジスタモジュール15との間、すなわち、点P2、P3間の配線距離LHM と、各平滑用電解コンデンサ17と各トランジスタモジュール16との間、すなわち、点P2、P4間の配線距離LHG とが異ならせて設定される。
【0030】
例えば、前記最大電流IMmax、IGmaxが、
IMmax>IGmax
である場合、配線距離LHM 、LHG を、
LHM <LHG
にすることによって、主回路インダクタンスLM 、LG を、
LM <LG
にすることができる。これに対して、前記最大電流IMmax、IGmaxが、
IMmax<IGmax
である場合、配線距離LHM 、LHG を、
LHM >LHG
にすることによって、主回路インダクタンスLM 、LG を、
LM >LG
にすることができる。
【0031】
したがって、前記各サージ電圧VSM、VSG間の差を無くすことができる。
また、主回路インダクタンスLM 、LG を互いに異ならせるために、主回路配線基板37、38における正極側バスバー37a、38aと負極側バスバー37b、38bとが重なる面積、すなわち、重なり面積SM 、SG を互いに異ならせることもできる。
【0032】
そこで、微分dIM /dt、dIG /dtが互いに異なる分だけ重なり面積SM 、SG を互いに異ならせ、主回路インダクタンスLM 、LG を互いに異ならせるようにした本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【0033】
図3は本発明の第3の実施の形態におけるインバータ装置の平面図である。
この場合、主回路配線基板37、38における正極側バスバー37a(図1)、38aと負極側バスバー37b、38bとの重なり面積SM 、SG が互いに異ならせて設定される。
例えば、前記最大電流IMmax、IGmaxが、
IMmax>IGmax
である場合、重なり面積SM 、SG を、
SM >SG
にすることによって、主回路インダクタンスLM 、LG を、
LM <LG
にすることができる。これに対して、前記最大電流IMmax、IGmaxが、
IMmax<IGmax
である場合、重なり面積SM 、SG を、
SM <SG
にすることによって、主回路インダクタンスLM 、LG を、
LM >LG
にすることができる。
【0034】
したがって、前記各サージ電圧VSM、VSG間の差を無くすことができる。
このように、前記各サージ電圧VSM、VSG間の差を無くすことができるので、発熱量が増大したり、トランジスタの耐電圧を超えたりすることがなくなり、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動したり、破損したりするのを防止することができる。したがって、インバータ装置の信頼性を向上させることができる。
【0035】
また、各ブリッジ回路に配設されたスナバ回路を構成するダイオード、抵抗、コンデンサ等を大容量化する必要がないので、ブリッジ回路を簡素化することができるだけでなく、インバータ装置のコストを低くすることができる。
ところで、前記主回路配線基板36〜38は、それぞれ正極側バスバー36a〜38aと負極側バスバー36b〜38bとが重ねて形成される積層構造を有する。したがって、各主回路配線基板36〜38にコンデンサと同様な静電容量を持たせることができるので、主回路配線基板36〜38から放射されるノイズを低減することができるだけでなく、外部からのノイズが主回路配線基板36〜38に与える影響を少なくすることができる。
【0036】
また、前記主回路配線基板36〜38が積層構造にされるので、主回路インダクタンスLM 、LG を小さくすることができる。したがって、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動するのを一層防止することができるので、インバータ装置の信頼性を一層向上させることができる。
さらに、前記主回路配線基板36〜38が積層構造にされるので、配線のインピーダンスを小さくすることができる。したがって、平滑用電解コンデンサ17に流出入するリップル電流を少なくすることができる。
【0037】
そして、前記主回路配線基板36が積層構造にされるので、インバータケース12内においてバッテリと正極端子21及び負極端子22とを接続する図示されない配線の配線距離が比較的長い場合でも、配線の剛性を高くすることができる。したがって、外部から配線に与えられる振動等の影響を少なくすることができるだけでなく、配線を支持するための部材が不要になる。その結果、インバータ装置を小型化することができる。
【0038】
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
図4は本発明の第4の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
この場合、分岐点P5において互いに分岐する、第1の主回路配線部としての共通の主回路配線基板136、第2の主回路配線部としてのモータ用の主回路配線基板137、及び第3の主回路配線部としてのジェネレータ用の主回路配線基板138が配設され、各平滑用電解コンデンサ17は分岐点P5において主回路配線基板136〜138に接続される。
【0039】
そのために、前記各平滑用電解コンデンサ17は、正極端子34(図3)及び負極端子35を上に向けて、かつ、ヒートシンクプレート11を貫通させて配設される。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0040】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、インバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに等しくされ、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが等しくされる。
【0041】
この場合、バッテリから直流入力端子に供給された直流電流を、各平滑用電解コンデンサを介してモータ用インバータ及びジェネレータ用インバータに供給したり、発電機によって発生させられた交流電流を、ジェネレータ用インバータによって直流電流に変換し、該直流電流を各平滑用電解コンデンサを介してモータ用インバータ又はバッテリに供給したりする際に、平滑用電解コンデンサ、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが直流電流又は交流電流の通過順に最短経路で配列されることになる。
【0042】
したがって、モータ用インバータにおいて発生するサージ電圧とジェネレータ用インバータにおいて発生するサージ電圧との差を小さくすることができるので、発熱量が増大したり、トランジスタの耐電圧を超えたりすることがなくなり、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動したり、破損したりするのを防止することができる。したがって、インバータ装置の信頼性を向上させることができる。
【0043】
また、前記モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータにおいてスナバ回路を構成するダイオード、抵抗、コンデンサ等を大容量化する必要がないので、前記モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータを構成するブリッジ回路を簡素化することができるだけでなく、インバータ装置のコストを低くすることができる。
【0044】
さらに、モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに等しくされ、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが等しくされるので、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の主回路インダクタンスと、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンスとを等しくすることができる。
したがって、モータ用インバータにおいて発生するサージ電圧とジェネレータ用インバータにおいて発生するサージ電圧との差を無くすことができる。
【0045】
本発明の更に他のインバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに異なる分だけ、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の配線距離と、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の配線距離とが異ならせて設定される。
【0046】
この場合、モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流と、ジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが異なっても、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の主回路インダクタンスと、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンスとを等しくすることができる。
【0047】
本発明の更に他のインバータ装置においては、分岐点において互いに分岐する第1〜第3の主回路配線部と、該第1の主回路配線部の端部に配設され、バッテリからの直流電流を供給するための直流入力端子と、前記第1の主回路配線部における前記直流入力端子から分岐点までの間に接続され、前記直流入力端子への直流電流の供給に伴って発生する直流電圧を平滑化する平滑用電解コンデンサと、前記第2の主回路配線部に接続され、前記直流電流を交流電流に変換し、該交流電流をモータに供給するためのモータ用インバータと、前記第3の主回路配線部に接続され、発電機からの交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をバッテリに供給するためのジェネレータ用インバータとを有する。
そして、前記第1〜第3の主回路配線部は、正極側バスバーと負極側バスバーとが重ねて形成される積層構造を有し、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに異なる分だけ、前記第2の主回路配線部における重なり面積と、前記第3の主回路配線部における重なり面積とが異ならせて設定される。
この場合、第1〜第3の主回路配線部にコンデンサと同様な静電容量を持たせることができるので、第1〜第3の主回路配線部から放射されるノイズを低減することができるだけでなく、外部からのノイズが第1〜第3の主回路配線部に与える影響を少なくすることができる。
【0048】
また、前記第1〜第3の主回路配線部が積層構造にされるので、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の主回路インダクタンス、及び前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンスを小さくすることができる。したがって、モータ用インバータ及びジェネレータ用インバータが誤作動するのを一層防止することができるので、インバータ装置の信頼性を一層向上させることができる。
【0049】
さらに、前記第1〜第3の主回路配線部が積層構造にされるので、配線のインピーダンスを小さくすることができる。したがって、平滑用電解コンデンサに流出入するリップル電流を少なくすることができる。
そして、前記第1の主回路配線部が積層構造にされるので、インバータケース内においてバッテリと直流入力端子とを接続する配線の配線距離が比較的長い場合でも、配線の剛性を高くすることができる。したがって、外部から配線に与えられる振動等の影響を少なくすることができるだけでなく、配線を支持するための部材が不要になる。その結果、インバータ装置を小型化することができる。
【0050】
また、前記モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが互いに異なる分だけ、前記第2の主回路配線部における重なり面積と、前記第3の主回路配線部における重なり面積とが異ならせて設定されるので、モータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流と、ジェネレータ用インバータのトランジスタを流れる最大電流とが異なっても、前記平滑用電解コンデンサとモータ用インバータとの間の主回路インダクタンスと、前記平滑用電解コンデンサとジェネレータ用インバータとの間の主回路インダクタンスとを等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態におけるインバータ装置の平面図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態におけるインバータ装置の概略図である。
【符号の説明】
17 平滑用電解コンデンサ
21 正極端子
22 負極端子
36〜38、136〜138 主回路配線基板
36a〜38a 正極側バスバー
36b〜38b 負極側バスバー
P1、P5 分岐点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an inverter device is provided in an electric vehicle, and in the inverter device, a three-phase phase current is generated by driving an inverter formed by a bridge circuit, and the phase current is supplied to a motor. It has become.
For this purpose, a control device is provided, which generates a pulse width modulation signal, outputs the pulse width modulation signal to the bridge circuit, and switches the transistors of the bridge circuit.
[0003]
By the way, a hybrid vehicle among electric vehicles is equipped with a motor and a generator, and a motor inverter and a generator inverter are disposed as the inverters, and are controlled independently. In order to mount the motor inverter and the generator inverter in the engine room of the hybrid vehicle, the motor inverter and the generator inverter are integrated and accommodated in a common inverter case.
[0004]
Further, a common smoothing electrolytic capacitor is used for the inverter for the motor and the inverter for the generator (see JP-A-9-233831).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional inverter device, when a common electrolytic capacitor for smoothing is used for the inverter for the motor and the inverter for the generator, the inverter for the motor and the inverter for the generator may be damaged, thus reducing the reliability. Resulting in.
[0006]
That is, each of the bridge circuits constituting the motor inverter and the generator inverter is provided with six transistors for switching the transistors. When each transistor is turned on, the collector-emitter connection is established. Surge voltage is generated. For example, when the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter is extremely different from the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter, the bridge circuit constituting the motor inverter The surge voltage generated is extremely different from the surge voltage generated in the bridge circuit constituting the generator inverter, and the amount of heat generation increases or exceeds the withstand voltage of the transistor. As a result, the inverter for the motor and the inverter for the generator malfunction or are damaged, thereby reducing the reliability of the inverter device.
[0007]
Therefore, in order to suppress each surge voltage generated in the motor inverter and the generator inverter, it is conceivable to increase the capacity of the diodes, resistors, capacitors, etc. constituting the snubber circuit arranged in each bridge circuit. Increasing the capacity of the diode, resistor, capacitor, etc. not only complicates the bridge circuit, but also increases the cost of the inverter device.
[0008]
An object of the present invention is to solve the problems of the conventional inverter device, and to provide an inverter device that can improve the reliability and reduce the cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, in the inverter device of the present invention, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at the branch point and the end portions of the first main circuit wiring portions are arranged, and the direct current from the battery And a DC voltage that is generated when a DC current is supplied to the DC input terminal connected between the DC input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section. An electrolytic capacitor for smoothing, a motor inverter connected to the second main circuit wiring section, for converting the direct current into an alternating current and supplying the alternating current to the motor, and the third And a generator inverter for converting the alternating current from the generator into a direct current and supplying the direct current to the battery.
And the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter are equal to each other, the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolytic capacitor And the wiring distance between the generator inverters.
[0010]
In another inverter device of the present invention, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at a branching point and the end of the first main circuit wiring portion are arranged, and direct current from the battery is supplied. A direct current input terminal for supplying and a direct current voltage generated by supplying a direct current to the direct current input terminal connected between the direct current input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section. A smoothing electrolytic capacitor for smoothing; a motor inverter connected to the second main circuit wiring portion; for converting the direct current into alternating current; and supplying the alternating current to the motor; and the third A generator inverter is connected to the main circuit wiring unit, converts an alternating current from the generator into a direct current, and supplies the direct current to the battery.
And a wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolysis by an amount different from a maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and a maximum current flowing through the transistor of the generator inverter. The wiring distance between the capacitor and the generator inverter is set differently.
In still another inverter device of the present invention, when the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter is larger than the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the current between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter When the wiring distance is shorter than the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter, and the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter is smaller than the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the smoothing The wiring distance between the electrolytic capacitor and the motor inverter is made longer than the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter.
[0011]
In still another inverter device of the present invention, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at a branching point and the end of the first main circuit wiring portion are arranged, and the direct current from the battery And a DC voltage that is generated when a DC current is supplied to the DC input terminal connected between the DC input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section. An electrolytic capacitor for smoothing, a motor inverter connected to the second main circuit wiring section, for converting the direct current into an alternating current and supplying the alternating current to the motor, and the third And a generator inverter for converting the alternating current from the generator into a direct current and supplying the direct current to the battery.
The first to third main circuit wiring portions have a laminated structure in which a positive electrode bus bar and a negative electrode bus bar are overlapped, and the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the generator inverter The overlapping area in the second main circuit wiring portion and the overlapping area in the third main circuit wiring portion are set different from each other by an amount different from the maximum current flowing through the transistor.
In still another inverter device of the present invention, when the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter is larger than the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the overlapping area in the second main circuit wiring portion is When the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter is smaller than the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the overlapping area of the second main circuit wiring portion is larger than the overlapping area of the third main circuit wiring portion. It is made smaller than the overlapping area in the third main circuit wiring portion.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.
In the figure, 11 is a heat sink plate as a metal base member that constitutes a heat sink and has good thermal conductivity. A flow path (not shown) is formed in the
[0013]
[0014]
In the
[0015]
Each of the
Then, a common main
[0016]
The
[0017]
Therefore, a smoothing
[0018]
The
[0019]
Therefore, by generating a switching signal by the base drive circuit, inputting the switching signal to each transistor, and switching each transistor, the phase current generated by the generator is an
[0020]
By the way, a terminal assembly 41 is integrally formed at one end of a pair of lead wires (not shown) connecting the battery, the inverter for motor and the inverter for generator, and the terminal assembly 41 is formed in the through
[0021]
In addition, a pair of
[0022]
By the way, in each bridge circuit constituting the motor inverter, six transistors are arranged to switch each transistor. When each transistor is turned off, it is connected between the collector and the emitter. Surge voltage VSM
VSM= LMDIM/ Dt + VDC
Will occur. LMIs the main circuit inductance between each smoothing
[0023]
Each bridge circuit constituting the generator inverter is provided with six transistors for switching the transistors. When the transistors are turned off, the transistors are connected between the collector and the emitter. Surge voltage VSG
VSG= LGDIG/ Dt + VDC
Will occur. LGIs the main circuit inductance between each smoothing
[0024]
Therefore, in the present embodiment, each of the smoothing
Therefore, the direct current supplied from the battery to the
[0025]
By the way, the maximum DC current flowing through the transistor in the motor inverter, that is, the maximum current is expressed as IMmaxAnd the maximum DC current flowing through the transistor in the generator inverter, that is, the maximum current is IGmaxThen, each maximum current IMmax, IGmaxBoth vary depending on the driving conditions of the motor and generator.
[0026]
Therefore, the maximum current IMmax, IGmaxAre equal to each other, the wiring distance between each smoothing
LHM= LHG
The surge voltage VSM, VSGThe difference between them can be eliminated.
[0027]
That is, the wiring distance between the
[0028]
Therefore, the main circuit inductance L between each smoothing
In contrast, the maximum current IMmax, IGmaxAre different from each other, the differential dIM/ Dt, dIG/ Dt are different from each other. Therefore, the differential dIM/ Dt, dIGWiring distance LH by / dt different from each otherM, LHGAre different from each other, and the main circuit inductance LM, LGA second embodiment of the present invention will be described that is different from each other. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
[0029]
FIG. 2 is a schematic diagram of an inverter device according to the second embodiment of the present invention.
In this case, the wiring distance LH between each smoothing
[0030]
For example, the maximum current IMmax, IGmaxBut,
IMmax> IGmax
The wiring distance LHM, LHGThe
LHM<LHG
The main circuit inductance LM, LGThe
LM<LG
Can be. In contrast, the maximum current IMmax, IGmaxBut,
IMmax<IGmax
The wiring distance LHM, LHGThe
LHM> LHG
The main circuit inductance LM, LGThe
LM> LG
Can be.
[0031]
Therefore, each surge voltage VSM, VSGThe difference between them can be eliminated.
Also, the main circuit inductance LM, LGAre different from each other in the area where the positive
[0032]
Therefore, the differential dIM/ Dt, dIGOverlapping area S by / dt different from each otherM, SGAre different from each other, and the main circuit inductance LM, LGA third embodiment of the present invention will be described that is different from each other. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
[0033]
FIG. 3 is a plan view of an inverter device according to the third embodiment of the present invention.
In this case, the overlapping area S of the positive
For example, the maximum current IMmax, IGmaxBut,
IMmax> IGmax
The overlap area SM, SGThe
SM> SG
The main circuit inductance LM, LGThe
LM<LG
Can be. In contrast, the maximum current IMmax, IGmaxBut,
IMmax<IGmax
The overlap area SM, SGThe
SM<SG
The main circuit inductance LM, LGThe
LM> LG
Can be.
[0034]
Therefore, each surge voltage VSM, VSGThe difference between them can be eliminated.
Thus, each surge voltage VSM, VSGSince the difference between the two can be eliminated, the amount of heat generation does not increase or the withstand voltage of the transistor is not exceeded, and the motor inverter and generator inverter are prevented from malfunctioning or being damaged. be able to. Therefore, the reliability of the inverter device can be improved.
[0035]
In addition, since it is not necessary to increase the capacity of the diodes, resistors, capacitors, etc. constituting the snubber circuit disposed in each bridge circuit, the bridge circuit can be simplified and the cost of the inverter device can be reduced. be able to.
By the way, the main
[0036]
In addition, since the main
Furthermore, since the main
[0037]
Since the main
[0038]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
FIG. 4 is a schematic diagram of an inverter device according to the fourth embodiment of the present invention.
In this case, the common main
[0039]
For this purpose, each of the smoothing
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the inverter device, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at the branch point and the end portions of the first main circuit wiring portions are arranged. A DC input terminal for supplying a DC current from the battery and connected between the DC input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section, and a DC current to the DC input terminal A smoothing electrolytic capacitor for smoothing a DC voltage generated with the supply, and connected to the second main circuit wiring section, for converting the DC current into an AC current and supplying the AC current to the motor A motor inverter; and a generator inverter connected to the third main circuit wiring unit for converting an alternating current from the generator into a direct current and supplying the direct current to the battery.
And the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter are equal to each other, the wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolytic capacitor And the wiring distance between the generator inverters.
[0041]
In this case, the direct current supplied from the battery to the direct current input terminal is supplied to the motor inverter and the generator inverter via each smoothing electrolytic capacitor, or the alternating current generated by the generator is used as the generator inverter. When the direct current is converted to a direct current by the smoothing electrolytic capacitor and supplied to the motor inverter or the battery via each smoothing electrolytic capacitor, the smoothing electrolytic capacitor, the motor inverter, and the generator inverter are connected to the direct current or the alternating current. Will be arranged in the shortest path in the order of passage.
[0042]
Accordingly, the difference between the surge voltage generated in the motor inverter and the surge voltage generated in the generator inverter can be reduced, so that the amount of generated heat does not increase and the withstand voltage of the transistor is not exceeded. It is possible to prevent the inverter inverter and the generator inverter from malfunctioning or being damaged. Therefore, the reliability of the inverter device can be improved.
[0043]
In addition, since it is not necessary to increase the capacity of the diode, resistor, capacitor, etc. constituting the snubber circuit in the motor inverter and the generator inverter, the bridge circuit constituting the motor inverter and the generator inverter can be simplified. In addition to this, the cost of the inverter device can be reduced.
[0044]
Further, the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter are made equal to each other, a wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolytic capacitor, Since the wiring distance between the generator inverter is made equal, the main circuit inductance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the main circuit inductance between the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter Can be made equal.
Therefore, the difference between the surge voltage generated in the motor inverter and the surge voltage generated in the generator inverter can be eliminated.
[0045]
In still another inverter device of the present invention, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at a branching point and the end of the first main circuit wiring portion are arranged, and the direct current from the battery And a DC voltage that is generated when a DC current is supplied to the DC input terminal connected between the DC input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section. An electrolytic capacitor for smoothing, a motor inverter connected to the second main circuit wiring section, for converting the direct current into an alternating current and supplying the alternating current to the motor, and the third And a generator inverter for converting the alternating current from the generator into a direct current and supplying the direct current to the battery.
And a wiring distance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolysis by an amount different from a maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and a maximum current flowing through the transistor of the generator inverter. The wiring distance between the capacitor and the generator inverter is set differently.
[0046]
In this case, even if the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter differs from the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the main circuit inductance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing The main circuit inductance between the electrolytic capacitor and the generator inverter can be made equal.
[0047]
In still another inverter device of the present invention, the first to third main circuit wiring portions branching from each other at a branching point and the end of the first main circuit wiring portion are arranged, and the direct current from the battery And a DC voltage that is generated when a DC current is supplied to the DC input terminal connected between the DC input terminal and the branch point in the first main circuit wiring section. An electrolytic capacitor for smoothing, a motor inverter connected to the second main circuit wiring section, for converting the direct current into an alternating current and supplying the alternating current to the motor, and the third And a generator inverter for converting the alternating current from the generator into a direct current and supplying the direct current to the battery.
The first to third main circuit wiring portions have a laminated structure in which a positive electrode bus bar and a negative electrode bus bar are overlapped, and the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the generator inverter The overlapping area in the second main circuit wiring portion and the overlapping area in the third main circuit wiring portion are set different from each other by an amount different from the maximum current flowing through the transistor.
In this case, since the first to third main circuit wiring portions can have the same capacitance as the capacitor, noise radiated from the first to third main circuit wiring portions can only be reduced. In addition, the influence of external noise on the first to third main circuit wiring portions can be reduced.
[0048]
In addition, since the first to third main circuit wiring portions have a laminated structure, the main circuit inductance between the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter, and the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter The main circuit inductance in between can be reduced. Therefore, it is possible to further prevent malfunctions of the motor inverter and the generator inverter, thereby further improving the reliability of the inverter device.
[0049]
Furthermore, since the first to third main circuit wiring portions have a laminated structure, the impedance of the wiring can be reduced. Therefore, the ripple current flowing into and out of the smoothing electrolytic capacitor can be reduced.
And since the said 1st main circuit wiring part is made into a laminated structure, even when the wiring distance of the wiring which connects a battery and a DC input terminal in an inverter case is comparatively long, the rigidity of wiring can be made high. it can. Therefore, not only can the influence of vibration or the like applied to the wiring from the outside be reduced, but also a member for supporting the wiring becomes unnecessary. As a result, the inverter device can be reduced in size.
[0050]
Further, the overlapping area in the second main circuit wiring portion and the third main circuit wiring portion are equivalent to the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter and the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter. Therefore, even if the maximum current flowing through the transistor of the motor inverter differs from the maximum current flowing through the transistor of the generator inverter, the smoothing electrolytic capacitor and the motor inverter And the main circuit inductance between the smoothing electrolytic capacitor and the generator inverter can be made equal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an inverter device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of an inverter device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
17 Smoothing electrolytic capacitor
21 Positive terminal
22 Negative terminal
36-38, 136-138 Main circuit wiring board
36a-38a Positive side bus bar
36b-38b Negative side bus bar
P1, P5 branch point
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